หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง แรง ( Forces )

1. หน่วยการเรียนรู้ที่ 1เรื่อง แรง (Forces) วิทยาศาสตร์ (ว 40215) ฟิสิกส์ ม.6

2. แรง (Forces) • 1. แรง • 2. ชนิดของแรง • 3. การเคลื่อนที่ของอนุภาคหรือวัตถุในสนามโน้มถ่วง สนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก • 4. แรงยึดเหนี่ยวในนิวเคลียส

3. 1. แรง (Forces)

4. ผลการเรียนรู้ • 1. อธิบายความหมายของแรงได้ • 2. บอกชนิดของแรงและคำนวณหาแรงลัพธ์ได้

5. 1. การวัดแรง 2. ชนิดของแรง 3. การรวมแรง 4. ประโยชน์ของแรง 1. แรง (Forces)

6. แรง (Force) • แรง (Force) หมายถึง สิ่งที่กระทำต่อวัตถุ แล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ อาจทำให้ช้าลงหรือเร็วขึ้น • หรือทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุเปลี่ยนไปจากเดิม • แรงมีหน่วยเป็น นิวตัน (N) หรือ kg m/s2 • แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ที่ประกอบด้วยขนาดและทิศทาง ซึ่งไม่มีตัวตน รูปร่างที่มองเห็นได้ • จึงจำเป็นที่ต้องใช้ปริมาณเวกเตอร์มาช่วยอธิบาย โดยเขียนเป็นภาพแล้วใช้ลูกศรแทนเวกเตอร์

7. แรง (Force) • เราใช้แรงในชีวิตประจำวัน เช่น เปิดประตู เดินขึ้นบันได เป็นต้น • แรงไม่มีตัวตน เราจึงไม่เห็นแรงเหล่านั้น • เราพบเพียงว่า แรงมีผลทำให้วัตถุคลื่นที่ เปลี่ยนรูปร่างของวัตถุได้ • ฉะนั้นเรานิยามคำว่า แรง คือ การดึง หรือ การดัน

8. 1. การวัดแรง • กาลิเลโอ กาลิเลลี (Galileo Galilei : 1564-1642) • เป็นคนแรกที่อธิบาย เรื่อง แรงและเรื่องการเคลื่อนที่ • และ เซอร์ไอแซค นิวตัน (Sir Isaac Newton : 1642-1727) นักคณิตศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงได้นำแนวคิดศึกษาค้นคว้าปรับปรุงแก้ไขจนสรุปได้เป็นกฎการเคลื่อนที่ของแรง • เพื่อเป็นเกียรติแก่นิวตันจึงให้หน่วยแรงเป็น นิวตัน (N)

9. Galileo Galilei (1564-1642) • Galileo Galilei was born in Pisa, Italy, in 1564 • เป็นคนแรกที่อธิบาย เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่ http://www.nmm.ac.uk/mag/pages/mnuExplore/ViewLargeImage.cfm?ID=BHC2700

10. Isaac Newton (1642-1727) • Isaac Newton was an English scientist and mathematician who lived between 1642-1727. • He had one of the most brilliant minds the world has ever known. • Legend has it that seeing an apple fall gave Newton the idea that gravity, • the force which keeps us bound to the Earth, also controls the motion of planets and stars. • Newton's contributions to science include the universal law of gravitation, • the development of a whole new field in mathematics called calculus, and his famous three laws of motion. http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/people/enlightenment/newton.html

11. กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton's law of motion) • 1. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน (Newton's First Law of Motion) • 2. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน (Newton's Second Law of Motion) • 3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน (New Ton's Third Law of Motion)

12. Newton's First law of motion • 1. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน (Newton's First Law of Motion) กล่าวว่า “เมื่ออัตราเร็วในการเคลื่อนที่คงตัว วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง หรืออาจจะอยู่นิ่งกับที่เมื่ออัตราเร็วเป็นศูนย์ นอกจากมีแรงที่มีค่าไม่เท่ากับศูนย์จากภายนอกมากระทำต่อวัตถุ” • เราอาจจะเรียกกฎข้อนี้ได้ว่า กฎแห่งความเฉื่อย (Law of Inertia)

13. Newton's Second law of motion • 2. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน (Newton's Second Law of Motion) กล่าวว่า “เมื่อมีแรงมากระทำกับวัตถุจะทำให้วัตถุเกิดความเร่งในทิศทางเดียวกับแรงที่มากระทำ และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับแรงลัพธ์ แต่จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ” • ซึ่งสามารถสรุปออกมาเป็นสูตรได้ดังนี้ • เมื่อ • F = แรง มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) • m = มวล มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg) • a = ความเร่ง มีหน่วยเป็น เมตร / วินาที 2 (m/s2) ΣF = ma

14. Newton's Third law of motion • 3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน (New Ton's Third Law of Motion) กล่าวว่า “แรงที่กระทำจะเกิดเป็นคู่เสมอ โดยที่แรงกิริยา (Action) ที่เกิดขึ้นบนวัตถุที่กระทำ จะมีแรงปฏิกิริยา (Reaction) ที่มีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงข้ามกันเกิดขึ้นเสมอ” • กฎข้อที่ 3 นี้เป็นผลที่เกิดตามจากกฎข้อที่สอง • จึงเรียกกฎข้อนี้ว่า กฎแห่งแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา (Law of Action and Reaction)

15. 2. ชนิดของแรง • น้ำหนัก W = mg • แรงยืดหยุ่น • แรงตึง • แรงแม่เหล็ก • แรงไฟฟ้า • แรงเสียดทาน • แรงหน่วง

16. 3. การรวมแรง • เราสามารถรวมแรงเดียวกันได้เรียกแรงเดียวกันนี้ว่า แรงลัพท์ • ซึ่งการรวมแรงต้องรวมกันแบบเวกเตอร์ แนวคิดเรื่องแรงลัพท์ = 0 จะมีเหตุการณ์เกิดขึ้นได้ 2 กรณี คือ • ไม่มีแรงกระทำบนวัตถุนั้น • วัตถุสมดุล

17. 4. ประโยชน์ของแรง • 1. ด้านพลังงาน ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังน้ำ • 2. ด้านการก่อสร้าง เช่น ตรวจสอบแนวดิ่งของโครงสร้าง • 3. ด้านชลประทาน • 4. ด้านการแพทย์ • 5. ด้านกีฬา • 6. ด้านขนส่ง • 7. ด้านเกษตร • 8. ด้านการทหาร • 9. ด้านเวลา • 10. ด้านการสื่อสาร

18. References • พูนศักดิ์ อินทวี และจำนง ฉายเชิด. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ : ฟิสิกส์ ม.4-ม.6. กรุงเทพฯ : อักษรเจริญทัศน์, 2547. 262 หน้า. • http://www.kmitl.ac.th/~ktbencha/project44/CAI/force/newton/newton.htm#law3

19. Thank you Miss Lampoei Puangmalai Department of science St. Louis College Chachoengsao